Der taiwanische Halbleiterkonzern TSMC treibt die Entwicklung seiner nächsten Prozesstechnologien voran. Berichten zufolge beschleunigt das Unternehmen seine Pläne für den 1,4-Nanometer-Node, wobei erste Pilotläufe für die fortschrittliche Fertigungsstufe bereits für 2027 angepeilt werden.
Mit dem Schritt in die sogenannte Angstrom-Ära rüstet der weltgrößte Auftragsfertiger bestehende Anlagen auf und investiert massiv in neue Fertigungskapazitäten auf Taiwan.
Milliardeninvestitionen am Standort Taichung
Im Zentrum des beschleunigten Ausbaus steht die Fab 25 im Central Taiwan Science Park bei Taichung, auch bekannt als Zhongke-Standort. TSMC treibt dort die Errichtung von vier Produktionsgebäuden voran, ergänzt durch ein Bürogebäude.
Nachdem das Setzen der Baugrund-Pfähle Anfang November gestartet wurde, beläuft sich die Erstinvestition auf einen Betrag im niedrigen Billionen-NT$-Bereich. Die gesamte Investitionssumme für das Areal wird auf schätzungsweise 1,5 Billionen NT$ beziffert.
Der Standort war ursprünglich für 2-Nanometer-Strukturen vorgesehen, wurde jedoch auf 1,4 Nanometer und noch fortschrittlichere Verfahren umgestellt. Nach dem geplanten Produktionsstart rechnet man für das Anfangsjahr bereits mit einem Jahresumsatz von über 500 Mrd. NT$.
Neben den reinen Fertigungsanlagen verhandelt TSMC zudem über Infrastrukturmaßnahmen wie Recyclingwasser und Meerwasserentsalzung. Standorte in Hsinchu werden parallel für Pilotlinien sowie Forschung und Entwicklung vorbereitet.
Zeitplan für Risk-Produktion und Großserie
Der Zeitplan für die neue Prozessgeneration zeichnet sich bereits ab. Laut Berichten soll die erste Anlage in Taichung Ende 2027 mit der Risk-Produktion beziehungsweise dem Produktionsstart beginnen. Die Serien- und High-Volume-Produktion des auch als A14 bezeichneten Nodes ist für das Jahr 2028 avisiert, genauer für die zweite Jahreshälfte 2028. Als frühe Großabnehmer für diese Kapazitäten gelten etablierte Kunden wie Apple, NVIDIA und AMD.
Technologisch verspricht der 1,4-Nanometer-Node erhebliche Fortschritte gegenüber früheren Generationen. Erwartet werden mehr als 15% Performance-Gewinn sowie bis zu 30% Stromersparnis, während andere Branchenberichte von einem Zuwachs von bis zu 30% bei Leistung und Energieeffizienz ausgehen. Allerdings liegen die Wafer-Kosten für den 1,4-nm-Prozess nach vorliegenden Daten deutlich höher als bei der 2-Nanometer-Fertigung.
Strategie beim Lithografie-Einsatz
Bei der lithografischen Umsetzung des A14-Nodes geht TSMC einen pragmatischen Weg und verzichtet vorerst auf High-NA-EUV. Das Unternehmen setzt stattdessen weiterhin auf bestehende 0,33-NA-EUV-Anlagen.
Kevin Zhang, Senior Vice President bei TSMC, begründete diesen Verzicht mit dem Ziel, die Prozesse zu vereinfachen und die Produktionskosten zu kontrollieren. TSMC argumentiert, dass Low-NA-EUV das Node-Scaling weiter tragen und hohe Kosten für High-NA-Werkzeuge vermeiden könne.
Eine Einführung der High-NA-Technologie plant TSMC laut Berichten für 2029 oder für Nodes ab 2030. Während ASML-Chef Christophe Fouquet von einer schrittweisen Einführung der Technologie spricht, hob TSMC-Chef C.C. Wei die fortlaufende Kollaboration zwischen den Unternehmen hervor.
Gemeinsam untersuchen TSMC und ASML unter anderem den Einsatz von 12-Zoll-Photomasken, um das volle Belichtungsfeld der High-NA-EUV-Lithografie zu nutzen und die Chipkosten zu senken. Das Ziel dieser Kooperation ist eine Pilotlinie für 12-Zoll-Masken bis 2031 sowie die Fertigungsbereitschaft entsprechender Lithografiesysteme für Advanced Nodes bis 2033.
Ausblick auf künftige Angstrom-Generationen
Auch über 1,4 Nanometer hinaus nehmen die Planungen Form an. Medienberichten zufolge könnte die 1-Nanometer-Klasse künftig vorgezogen ebenfalls in Zhongke angesiedelt werden.
Nach dem Start der A14-Massenproduktion im Jahr 2028 könnte der 1-nm-Node und darunter im Jahr 2029 in die Testproduktion gehen. Für diese Phase wird zunächst eine monatliche Anfangskapazität von 5.000 Wafern anvisiert, wobei Apple erneut als möglicher früher Kunde gilt.